《焦耳》：辣椒素可增强钙钛矿太阳能电池性能

一项中国和瑞典的联合研究表明，辣椒素可能是一种更稳定、更高效的钙钛矿太阳能电池的有益成分。

这项研究已于近日发表在《焦耳》(Joule)上，辣椒素通过改变钙钛矿材料的表面能量，在p型半导体层和n型半导体层之间创造了一个界面，p型半导体层含有比电子更多的缺乏电子的“空穴”，n型半导体层含有比电子更多的“空穴”。这种界面促进电荷输运，并抑制在传统钙钛矿半导体中观察到的效率损失。

为了测试辣椒素的能力，研究人员在MAPbI3钙钛矿前体中加入了0.1%的辣椒素(最佳确定浓度)，再用这种前体来制造太阳能电池。

接下来，研究人员进行了一系列的技术，包括紫外光电子能谱、x射线光电子能谱和时间分辨光致发光来确定辣椒素添加剂是如何影响太阳能电池的性能的。

研究发现，控制器件的功率转换效率仅为19.1%，而含有辣椒素的器件的效率为21.88%，几乎达到了单晶MAPbI3器件最高21.93%的效率记录。

增强后的太阳能电池也表现出了更好的稳定性，在环境空气中储存800小时后仍保持了90%以上的初始效率。

研究人员还发现辣椒素大大降低了钙钛矿薄膜的缺陷密度，增加了一个数量级的电子密度，并促进了电荷输运。此外，他们在含有辣椒素的太阳能电池中观察到更小的漏电，这表明它成功地抑制了非辐射复合。

尽管辣椒素可能为未来大规模高效钙钛矿太阳能电池的开发提供一种低成本、广泛可用的添加剂，但研究人员指出，需要进一步研究这种化合物对无毒、无铅钙钛矿(如无机钙钛矿和双钙钛矿)的影响。此外，在商业应用之前，这种材料的稳定性必须进一步提高。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

论文链接：

https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2542435120306085